李昇翰，吳晨溦，張丹婷，何秋鳳，張佳盛，吳澤洲

（1.濱海城市韌性基礎設施教育部重點實驗室（深圳大學），廣東 深圳 518060，E-mail：wuzezhou@szu.edu.cn；2.深圳大學 中澳BIM 與智慧建造聯(lián)合研究中心，廣東 深圳 518060；3.人工智能與數(shù)字經(jīng)濟廣東省實驗室（深圳），廣東 深圳 518060；4.中建四局第五建筑工程有限公司，廣東 深圳 518052）

近年來，建筑業(yè)持續(xù)高速發(fā)展，但同時造成建 筑廢棄物產(chǎn)量激增，目前我國建筑廢棄物再生利用率僅5%左右，整體處置效率偏低[1]。因此，提升建筑廢棄物資源化技術是實現(xiàn)建設“無廢城市”的核心目標，通過對建筑廢棄物回收再利用處置，可以節(jié)約國土空間資源，并提高市場資源配置，為我國經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展提供動力支持。企業(yè)作為建筑廢棄物資源化技術創(chuàng)新的主體，由于存在多重因素影響，導致大多數(shù)企業(yè)的資源化水平參差不齊，因而如何精準評價企業(yè)的資源化技術水平，總結優(yōu)良企業(yè)的經(jīng)驗做法，為其他技術尚未成熟的企業(yè)提供革新思路，成為一個兼具理論價值與現(xiàn)實意義的重要話題。

目前國外學者已成熟應用云模型于企業(yè)管理、醫(yī)療系統(tǒng)等領域，如Baumgartner 等[2]將成熟度等級應用于企業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中，協(xié)助企業(yè)驗證他們是否符合規(guī)劃的可持續(xù)發(fā)展方向。Carvalho 等[3]將成熟度模型應用于醫(yī)院保健信息系統(tǒng)中，以促進醫(yī)院進行組織管理。國內(nèi)學者應用云模型的領域集中于物流管理、IT 等領域，如汪義軍[4]利用模糊綜合評價法協(xié)助電商企業(yè)準確把握供應鏈能力成熟度等級。呂新民[5]將政府機關的IT 能力與成熟度理論結合，評價政府機關運用IT 的能力。目前將云模型應用于建筑廢棄物領域的研究還較少，存在一定的研究空白。

基于上述分析，本文以專利技術為切入點，應用LDA 主題模型對建筑廢棄物資源化技術領域?qū)＠谋具M行主題分類[6]?；谠颇Ｐ蜆嫿夹g成熟度評價指標體系，并以深圳某企業(yè)為例進行實證演化，以驗證模型的可行性與有效性。研究成果有助于為其他技術尚未成熟的企業(yè)提供改善思路，服務于建筑廢棄物行業(yè)發(fā)展，具有一定的理論與實踐意義。

1 建筑廢棄物資源化技術主題分析

1.1 LDA 模型解釋

LDA 模型是包含文檔、主題和詞匯3 個層次的貝葉斯模型，主題提取原理及模型生成過程[7]，如圖1 所示。

圖1 LDA 模型原理

本文實驗涉及參數(shù)描述如表1 所示。

表1 模型參數(shù)描述

1.2 數(shù)據(jù)收集與處理

本文選擇從Incopat 數(shù)據(jù)庫提取專利文本，采取IPC 與主題結合的檢索策略，時間跨度為2002—2022 年，檢索領域涉及固定建筑物、作業(yè)、化學、物理4 個方面，最終樣本量約8500 條，經(jīng)剔除與主題不符的專利，最終專利文本剩余約6400 條數(shù)據(jù)。

1.3 技術主題歸納

由于專利文本已確定，特征詞匯也隨之確定，因此只需要設定模型參數(shù)K、α、β即可。通過調(diào)用Python 工具，迭代1000 次穩(wěn)定后，確定K值為4時是最佳主題數(shù)量。借鑒Griffiths 等[8]常使用的參數(shù)設置方法，將α設置為1/K，β為0.1。在主題可視化界面布局中，實驗通過大量調(diào)試，確定當主題與詞匯的相關性λ=0.67 時，特征詞分布較合理。

本文確定4 個技術主題分類是“施工效率”“再生工藝”“變廢為寶”“裝置功能”，為后續(xù)構建評價體系奠定了基礎。

2 研究設計

2.1 評價指標選取

遵循客觀性、科學性、可獲得性、綜合性原則，選取一級指標途徑：一是結合國家標準、行業(yè)標準、地方標準及相關協(xié)會發(fā)布的技術評價規(guī)范等，為建立指標體系提供指導方向；二是以建筑廢棄物資源化技術為主題，在文獻數(shù)據(jù)庫檢索核心期刊；三是制作調(diào)研問卷進行專家訪談，咨詢業(yè)界專業(yè)人士等。綜合上述幾種方式，凝練出具有啟發(fā)意義的一級指標，如表2 所示。

表2 一級評價指標選取

2.2 構建評價體系

經(jīng)研讀政策、規(guī)范與文獻，為選取影響技術發(fā)展因素奠定基礎，最終，通過調(diào)整成熟度評價指標體系，使構建的體系更完整、更科學，如表3 所示。

表3 技術成熟度評價指標體系

2.3 構建云模型與組合賦權的技術成熟度評價模型

2.3.1 云模型原理

（1）云的定義。李德毅院士首次提出用“云”的數(shù)字特征量化表示語言，通過正向云變換和逆向云變換算法實現(xiàn)定性與定量的雙向轉(zhuǎn)換，解決了評價與指標值之間不確定性問題[16]。其基本原理為：設U為評價集，x為云滴，集合U是評價標準的定量區(qū)間，F(xiàn)是技術成熟度評價等級定性概念，若定義x∈U且x是F的一次隨機實現(xiàn)，若滿足x~N(E x,En2)，且對F的隸屬度滿足下式。

（2）云的數(shù)字特征。通常用期望值Ex、熵En和超熵He3 個數(shù)值表示。期望值Ex 是定性概念量化的最典型樣本點[17]。熵En是定性概念F不確定性的度量，數(shù)值與云滴離散程度呈正相關關系。超熵He是描述模糊度與隨機性之間關系的一種方法，云滴分布的不確定性數(shù)值越大，隸屬度的隨機程度越大，所對應的云層越厚，反之則隨機性越小，云層越薄[18]。

（3）確定標準云。根據(jù)技術成熟度等級劃分N個子區(qū)間，其中第i個子區(qū)間為[Nimin,Nimax]。在子區(qū)間中，對應評價標準云數(shù)字特征計算式如下：

式中，本文取k=0.5 計算各個區(qū)間標準云的期望、熵、超熵。

（4）云貼近度。云貼進度ξi越高，表明成熟度等級與標準等級越接近，通過計算云貼進度，以確定技術成熟度水平。計算步驟如下：

步驟1：在綜合云生成一個以EN為期望、H2E為方差的正態(tài)隨機分布。

步驟2：在綜合云生成一個以EX為期望、E2Xk為方差的正態(tài)隨機分布。

步驟3：將xk帶入評價等級的標準云期望方程。

步驟4：計算云貼進度ξi。

2.3.2 組合賦權法

（1）基于改進AHP 法計算主觀權重。本文利用判斷矩陣確定各要素的相對權重，可以減少決策過程中判斷者的主觀臆斷性，突破傳統(tǒng)AHP 方法的局限[19]。計算步驟如下：

步驟1：構造判斷矩陣A。

步驟2：根據(jù)bij構造A的反對稱矩陣B。

步驟3：根據(jù)矩陣B得到擬優(yōu)傳遞矩陣C。

步驟4：根據(jù)式（4）構造優(yōu)化一致矩陣A＊。

步驟5：對矩陣A＊數(shù)據(jù)采用開平方法求取權重，即將每一行元素求積開方，最后標準化處理得到權重Wi，W=(W1，W2，…，Wn)。

（2）CRTIC 法計算客觀權重。通過引入標準差反映選取各個指標的差距，體現(xiàn)評估指標之間的矛盾程度，矛盾程度越高，指標層次之間的矛盾越少[20]。計算步驟如下：

步驟1：建立原始評估指標矩陣。

式中，xjk為第j層的第k個指標得分，n值為11。

步驟2：將X中的元素歸一化，得到標準矩陣X＊。

式中，sj為指標j的均方差。

步驟3：根據(jù)式（5）計算積方差確定相關系數(shù)。

步驟4：根據(jù)式（6）定義各評估指標變異系數(shù)vj。

步驟5：根據(jù)步驟2 得到的標準矩陣X＊，據(jù)此計算各指標之間的皮爾遜相關系數(shù)，按式（7）計算各指標的獨立性系數(shù)η。

步驟6：根據(jù)各指標的變異系數(shù)和獨立性系數(shù)，計算各評估指標的重要性系數(shù)Nj。

步驟7：根據(jù)式（6）計算第j個指標的權重wj。

（3）組合賦權法。該方法綜合前者的優(yōu)缺點，兼顧數(shù)據(jù)真實性與被評估者的決策意愿，確定最合適的組合權重[21]。計算步驟如下：

步驟1：將改進AHP 法與CRITIC 法得到的指標權重分別記為wi=(wi1，wi2，…，win)、wj=(wj1，wj2，…，wjn)，通過線性組合構造組合權重。

式中，α1和α2分別為主、客觀權重的組合系數(shù)。

步驟2：將組合權重經(jīng)離差極小化處理后求導可以得到。

步驟3：對系數(shù)(α1，α2，…，αn)進行歸一化處理，得到最優(yōu)權重系數(shù)w。

最終，將上述步驟獲取的數(shù)據(jù)導入云發(fā)生器形成綜合云，與標準云進行對比，計算云滴數(shù)，確定成熟度等級。

3 實證分析

3.1 仿真對象情況概述

深圳某廢棄物處置公司是一家專注于城市建筑廢棄物再生利用的高新技術企業(yè)，年處理產(chǎn)能達250 萬t，廢棄物轉(zhuǎn)化率超95%。此外，該公司還曾獲城市固體廢物處理技術與設備榮譽獎，整體情況符合實驗要求。

3.2 評價指標權重確定

3.2.1 基于改進AHP 的主觀評價指標權重

本實驗共邀請5 位建筑廢棄物領域的專家對選取的指標重要性進行打分。具體評分如表4 所示。

表4 主觀評價指標權重

3.2.2 基于CRITIC 的客觀評價指標權重

本實驗共邀請5 位專家對二級指標的重要程度進行打分，結果如表5 所示。

表5 二級指標重要程度得分表

根據(jù)打分結果建立原始矩陣，經(jīng)歸一化處理后，根據(jù)式（17）計算變異系數(shù)，根據(jù)式（18）計算各指標之間的皮爾遜相關系數(shù)，如圖2 所示。

圖2 皮爾遜相關系數(shù)

3.2.3 基于博弈論的組合賦權

根據(jù)式（21）~式（23）計算組合權重，結果如表6 所示。

表6 組合權重計算結果

將改進AHP 法、CRITIC 法、組合賦權3 種計算方法進行對比，如圖3 所示，結果顯示組合賦權法確定的權重值曲線介于改進AHP 法與CRITIC 法之間，整體波動幅度較小。

圖3 權重計算結果對比圖

3.3 基于云模型的成熟度評價結果分析

3.3.1 成熟度等級劃分

本文利用正向云發(fā)生器將云參數(shù)轉(zhuǎn)變成云滴，將云滴數(shù)設置為1000，生成標準云，如圖4 所示。初始階段對應區(qū)間定義為（0，20）、成長階段對應區(qū)間定義為[20，40）、提高階段對應區(qū)間定義為[40，60）、成熟階段對應區(qū)間定義為[60，80）、優(yōu)化階段對應區(qū)間定義為[80，100]。

圖4 標準云圖

3.3.2 綜合云確定

根據(jù)5 位專家的打分，由式（1）~式（3）計算得到各指標綜合云，如表7 所示。

表7 綜合云計算結果

通過組合權重W與綜合云C計算得到該公司資源化技術成熟度綜合云為（62.39，2.53，0.75），云滴數(shù)為1000，使用Matlab 工具生成綜合云，如圖5 所示。

圖5 綜合云圖

3.3.3 成熟度等級驗證

驗證技術成熟度等級方法主要是將綜合云與標準云進行對比，尋找綜合云最接近的區(qū)間[22]。如圖6 所示，可以看出該公司的云滴主要落在“提高階段”至“成熟階段”之間，通過統(tǒng)計落在各子區(qū)間的云滴數(shù)，落在“成熟階段”數(shù)量更多。因此，該公司的建筑廢棄物資源化技術成熟度更偏向“成熟階段”，與公司基本情況較相符。

圖6 綜合云與標準云對比圖

4 建筑廢棄物資源化行業(yè)發(fā)展策略建議

（1）鼓勵企業(yè)技術創(chuàng)新由制度引導向市場引導轉(zhuǎn)變。云模型評價結果表明，市場接受水平較政策支持度權重較高。因此，要提升企業(yè)技術，除制定合適的政策外，還要打造再生產(chǎn)品的品牌形象，提升公眾的環(huán)保關注度，擴大市場份額，提高企業(yè)的盈利能力。

（2）完善企業(yè)技術標準與組織管理體系。組合賦權計算結果表明，企業(yè)需要重視研發(fā)經(jīng)費投入、技術轉(zhuǎn)化水平與人才組織管理。因此，企業(yè)需要制定技術標準體系，彌補規(guī)范空白，對不合規(guī)的企業(yè)進行教育整改，保障行業(yè)良性發(fā)展。根據(jù)組織管理流程，強化技術創(chuàng)新布局，加大對核心專利技術的經(jīng)費投入，重視人才的培養(yǎng)與晉升機制，提升企業(yè)自身管理能力。

（3）加強企業(yè)之間合作形成穩(wěn)定產(chǎn)業(yè)鏈，并發(fā)揮社會輿論監(jiān)督作用。由于企業(yè)缺乏有效的協(xié)同合作和社會監(jiān)督，因此，關聯(lián)產(chǎn)業(yè)之間應打造開放式平臺，將再生產(chǎn)環(huán)節(jié)信息共享，破除信息壁壘，推動產(chǎn)業(yè)鏈條形成。通過建立完善的企業(yè)社會責任公開制度，增強社會的監(jiān)督意識，發(fā)揮輿論作用，利用社會力量助力企業(yè)進行技術創(chuàng)新。

5 結語

本文構建的云模型評價法在一定程度上彌補了成熟度理論在建筑廢棄物領域的應用空白，具有一定的理論意義。通過對比改進AHP 與CRITIC 法，結果顯示組合賦權法的計算結果更穩(wěn)定，最終對企業(yè)的技術成熟度評價符合基本情況，表明模型具有可行性。同時，本文依據(jù)實證分析結果向技術尚未成熟的企業(yè)提出幾點對策建議，目的是增強企業(yè)的創(chuàng)新意識，明確自身技術能力，提高與其他主體的協(xié)作能力，找準技術創(chuàng)新的發(fā)力點，提高資源化水平，為建筑業(yè)高質(zhì)量發(fā)展服務，具有一定的實踐價值。但本文仍存在一些不足之處，如由于建筑廢棄物資源化技術專利申請人眾多，且存在總公司與多級子公司的合作關系，本文并未對專利技術申請人的關系進行構建網(wǎng)絡分析。因而，未來的研究可以從專利技術申請人網(wǎng)絡關系的角度來彌補研究不足。